[发明专利]一种口罩过滤层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种口罩过滤层及其制备方法和应用，属于防护用品技术领域。所述口罩过滤层由下至上依次为熔喷无纺布、导电电极和导电‑导热薄膜；所述熔喷无纺布、导电电极和导电‑导热薄膜构成的三层结构截面为工字型。相对于目前已有的石墨烯口罩，本发明在商业化的外科口罩用熔喷无纺布上设计了具有改进的柔性叉指电极，并涂覆了一层具有高效导电‑导热性能的水性石墨烯油墨。通电后的过滤层不仅能够实现杀菌消毒，还能恢复熔喷无纺布的静电吸附能力，提高过滤性，以实现重复使用的目的。

技术领域

本发明属于防护用品技术领域，具体涉及一种口罩过滤层及其制备方法和应用。

背景技术

2019年爆发的冠状病毒（COVID-19）仍在全球范围内肆意，其主要通过呼吸道飞沫传播。佩戴医用外科或N95等口罩可以有效防护，但是单个口罩的使用时长一般不能超过4小时，这导致口罩的消耗量巨大，口罩供应目前也处于短缺状态。在这样的情况下，能否将经过消毒后的口罩重复使用成为一个很现实的问题。且目前对废弃口罩大都焚烧处理，给环境带来负担。

因此，如何提供一种在维持口罩过滤性能的同时进行消毒的方法，以解决口罩的重复利用的问题非常重要。斯坦福大学物质科学与工程系教授崔屹和美国4c Air公司团队对熔喷无纺布进行了不同的消毒处理，并对不同的消毒方式进行了评估。结果显示：使用酒精、消毒水或肥皂水等方法进行清洗会使熔喷无纺布的过滤性能大幅下降，经过该类方法消毒后的口罩无法进行有效防护；紫外线消毒存在紫外线穿透力低，难以完全杀灭病毒的缺陷；他们发现利用70-100℃左右的高温处理对熔喷无纺布的过滤性能影响极小，并且对细菌和病毒的处理能力较高。

然而，目前为止，要实现70-100℃左右的高温处理需要额外的专业高温消毒设备。因此，通过改进外科口罩的结构，实现方便、快捷的自消毒，对于口罩的可重复循环利用具有重要价值。

发明内容

针对现有口罩消毒方法存在的不足，本发明提供了一种结构改进的口罩过滤层，该过滤层可通电加热进行消毒不仅可以杀死粘附在过滤层和口罩表面的病毒，达到外科口罩可重复使用的目的，还能提升口罩的过滤性能。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术手段：

一种口罩过滤层，所述过滤层由下至上依次为熔喷无纺布、导电电极和导电-导热薄膜；

所述熔喷无纺布、导电电极和导电-导热薄膜构成的三层结构截面为工字型。

进一步地，采用外接电源在导电电极两端施加电压时，电流通过电极和导电-导热薄膜时会产生热量，导电-导热薄膜传导的热量产生高温，从而对口罩进行消毒。

进一步地，所述导电电极是采用导电布胶带或导电胶制成。

进一步地，所述导电电极为叉指电极型结构。

进一步地，所述导电-导热薄膜是采用水性石墨烯导热油墨涂覆制成。

进一步地，所述水性石墨烯导热油墨由水性改性树脂和水性专用导电级石墨烯混合后制成。

进一步地，所述水性改性树脂和水性专用导电级石墨烯的重量比为5:2-5:4。

进一步地，所述水性石墨烯导热油墨的涂覆量为0.012g/cm²-0.015g/cm²。

上述口罩过滤层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取熔喷无纺布，按照口罩尺寸进行裁剪；

步骤2，将导电电极铺设在熔喷无纺布表面；

步骤3，将水性改性树脂和水性专用导电级石墨烯混合制成水性石墨烯导热油墨；

步骤4，将水性石墨烯导热油墨涂覆在铺设有导电电极的熔喷无纺布表面，干燥，得到过滤层。